第二章 静电场的应用 第一节 电容器与电容 第1课时 电容器与电容 实验:观察电容器的充放电现象 [教材链接] 1.(1)靠近 绝缘 绝缘物质(电介质) (2)C———├ (3)电荷 2.(1)等量异种电荷 中和 (2)电场能 (3)一个 [科学探究] (3)不相同 充电 放电 例1 D [解析] A图为滑动变阻器,故A不符合题意;B图为电灯泡,故B不符合题意;C图为开关,故C不符合题意;D图为调谐电容器,属于电容器.故D符合题意. 例2 B [解析] 开关S接1,相当于给电容器充电,充电后电容器上极板与电源正极相连接,带正电,A错误;开关S接1稳定后,充电完毕,再断开S,电容器两极板间有电场存在,B正确;开关S接1稳定后,再将S掷向2,此时电容器处于放电过程,放电过程上极板相当于电源的正极,流过电流传感器的电流方向向下,流过电阻R的电流方向向左,C、D错误. 变式1 D [解析] 开关S打在a时,电容器被充电,上极板带正电,下极板带负电;开关S从a拨向b后,灵敏电流计指针偏转,这时电容器正在放电,电流方向由上极板流向下极板,即电流的方向为逆时针,故选D. [教材链接] 1.(1)电量Q 电压U (3)法拉 (5)有关 无关 2.(3)低 例3 D [解析] 电容器的额定电压为100 V,低于100 V时也可以工作,故A、B错误;电容只与电容器本身有关,给电容器加50 V电压时,电容器的电容为220 μF,故C错误;根据C=,代入数据得电容器允许容纳的最大电荷量为0.022 C,故D正确. 例4 (1)1×10-9 F (2)2×103 V/m,方向竖直向下 [解析] (1)依电容定义有C== F=1×10-9 F (2)两板之间为匀强电场,根据匀强电场中场强与电势差关系有E===2×103 V/m 方向竖直向下 变式2 150 μF 4.5×10-4 C 150 μF [解析] 电容器两极板间电势差的变化量的绝对值为 |ΔU|=U=×3 V=2 V 故C== F=1.5×10-4 F=150 μF 电容器原来带的电荷量为 Q=CU=1.5×10-4×3 C=4.5×10-4 C 电容器的电容是由其本身决定的,与其所带电荷量无关,所以将电容器极板上的电荷全部放掉后,电容仍然是150 μF 【实验结论】 增大 减小 0 减小 0 减小 增加 减少 增大 减小 电场能 【讨论与交流】 1.(1)0~0.2 s内电路中流过的电荷量. (2)计算图线与横轴间的面积,约为40格,Q=3.2×10-3 C. 2.电荷量 正比 例5 (1)充电 放电 (2)变大 变小 变小 变小 (3)不变 [解析] (1)由图甲可知,开关K拨至a端,电容器充电,开关K拨至b端,电容器放电. (2)由图乙和图丙可知,充电过程,电容器两板间的电压逐渐变大,电路中的电流逐渐变小,放电过程,电容器两板间的电压逐渐变小,电路中的电流逐渐变小. (3)由电流的定义式I=,可知乙中的阴影部分“面积”S表示电容器极板上的电荷量,图丙中的纵坐标值U表示电容器两端电压,则有==C,可知图乙中的阴影部分“面积”S与图丙中的纵坐标值U的比值为电容器的电容,保持不变. 变式3 (1)放电 不变 (2)430 (3)AD [解析] (1)电容器充电结束后,将电容器的两端与一个闭合的外电路接通时,电容器开始放电,开关改接2后,电容器与左侧形成一个闭合回路,进行的是放电过程,因为总电荷量不会因为电阻R而变化,则曲线与坐标轴所围成的面积不变. (2)根据C=,代入数据解得C=4.3×10-4 F=430 μF. (3)电源给电容器充电时,极板上的电荷从没有到有,从少到多,需要一个过程,在开始充电的瞬间,由于极板上没有电荷,电容器极板两端电压为零,此时电容器相当于短路,极板上很容易充上电荷,所以电荷量变化率刚开始比较大,随着电容器极板上电荷数量的增加,电荷量变化率减小,电容放电时,刚开始两极板间电势差较大,电荷量的变化率较大,随着放电进行,两极板间电势差减小,电荷量变化率也减小,故A正确,B错误;根据C=且C不变可知,Q与U的变化情况相同,故C错误,D正确. 随堂巩固 1.D [解析] 根据电容的定义式可得电容为C== F=4×10-6 F,故选D. 2.(1)1 (2)① ... ...
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